基于粒子濾波的自主機(jī)器人視覺目標(biāo)跟蹤研究.pdf

1、視覺目標(biāo)跟蹤是圖像處理、模式識別和精確制導(dǎo)等領(lǐng)域的前沿研究課題,其主要任務(wù)是跟蹤圖像序列中的動態(tài)目標(biāo),理解并描述目標(biāo)物體的行為。視覺目標(biāo)跟蹤技術(shù)在無人偵察機(jī)戰(zhàn)場偵察、巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)、對地攻擊直升機(jī)和主戰(zhàn)坦克火力控制系統(tǒng)中都有重要的應(yīng)用。因此,研究視覺目標(biāo)跟蹤相關(guān)技術(shù)具有重要的學(xué)術(shù)意義和實用價值。
　　 本文主要進(jìn)行了以下三個方面的研究工作:
　　 首先,基于粒子濾波算法對視覺目標(biāo)進(jìn)行位置估計,從目標(biāo)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型、目標(biāo)視覺

2、特征的模型等方面對粒子濾波估計算法進(jìn)行建立,并用相關(guān)實驗分析了基于粒子濾波的視覺目標(biāo)位置估計的性能和缺點(diǎn)?；诹Ｗ訛V波的目標(biāo)跟蹤問題一般可以認(rèn)為是目標(biāo)狀態(tài)估計問題,目標(biāo)狀態(tài)的估計精度和穩(wěn)定性直接關(guān)系到目標(biāo)跟蹤的效果,因此基于粒子濾波算法對視覺目標(biāo)進(jìn)行位置估計對目標(biāo)跟蹤有著非常好的指導(dǎo)意義。在目標(biāo)視覺特征的建模中,對目標(biāo)的顏色進(jìn)行自主學(xué)習(xí),用顏色的隸屬度對目標(biāo)的顏色特征進(jìn)行表示,在粒子濾波算法中用圖像學(xué)習(xí)得到的顏色特征來對目標(biāo)視覺特征進(jìn)行

3、表示,并用相關(guān)實驗進(jìn)行了驗證。在對目標(biāo)進(jìn)行位置估計時,對粒子進(jìn)行歸一化前的相似度設(shè)定一個閾值,當(dāng)所有的粒子的相似度都小于這個閾值時,認(rèn)為目標(biāo)丟失,并用相關(guān)實驗進(jìn)行了驗證。
　　 其次,對圖像序列進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動預(yù)測,并將預(yù)測的結(jié)果結(jié)合目標(biāo)當(dāng)前粒子群建立粒子的建議分布函數(shù)。在運(yùn)動參數(shù)估計和預(yù)測時,采用微積分似的方法對非線性運(yùn)動進(jìn)行分解,將非線性運(yùn)動分解為若干個線性運(yùn)動,將每個線性運(yùn)動近似為是一種單純的直線運(yùn)動(勻速直線運(yùn)動、勻加速直線

4、運(yùn)動、勻減速直線運(yùn)動),并用相關(guān)實驗進(jìn)行驗證。
　　 最后,基于移動機(jī)器人進(jìn)行目標(biāo)跟蹤,要對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,除了要估計出目標(biāo)在圖像中的位置外,還要根據(jù)估計出來的目標(biāo)在圖像中的信息計算出目標(biāo)在實際環(huán)境中相對機(jī)器人的位置情況。在目標(biāo)的大小、攝像頭鏡頭的大小、攝像頭的視角已知的情況下,采用一個攝像頭測量目標(biāo)的距離及獲取目標(biāo)在圖像中的位置,根據(jù)目標(biāo)在圖像中的位置估計出目標(biāo)的方位角,用測量出來的距離結(jié)合方位角在極坐標(biāo)下對目標(biāo)進(jìn)行定位,并在定